靶向小胶质细胞 CD74 调控实验性脑缺血再灌注损伤:单细胞及 bulk 转录组学 insights

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Molecular Brain 3.3

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  缺血性脑卒中致死致残率高,再灌注损伤是临床难题。小胶质细胞在神经炎症和神经保护中具双重作用。本研究通过单细胞和 bulk RNA 测序,发现 CD74 在小胶质细胞中上调,靶向敲除可减少梗死体积、炎症因子及神经功能缺损,为脑卒中治疗提供新方向。

  
脑卒中是威胁人类健康的 “头号杀手”,其中缺血性脑卒中占比超 80%。尽管现代医学发展出血管内取栓和静脉溶栓等治疗手段,但再灌注后引发的脑组织二次损伤(如神经炎症、血脑屏障破坏)仍难以有效控制,导致患者预后不佳。小胶质细胞作为中枢神经系统的 “免疫哨兵”,在缺血性脑卒中中呈现 “双刃剑” 特性:过度激活时释放肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)、白细胞介素 - 1β(IL-1β)等促炎因子加剧神经毒性,而适当激活又可通过吞噬凋亡细胞、促进神经重塑等发挥保护作用。如何精准调控小胶质细胞的功能平衡,成为破解缺血性脑损伤治疗瓶颈的关键。

在此背景下,苏州大学附属第一医院联合卒中研究所的研究团队,针对小胶质细胞在脑缺血再灌注损伤中的作用机制展开深入研究。团队通过多组学技术和动物模型实验,揭示了细胞分化抗原 74(CD74)在小胶质细胞介导的神经炎症中的关键作用,相关成果发表于《Molecular Brain》。

研究团队采用两项核心技术开展工作:一是利用公共数据库中的小鼠脑缺血再灌注(MCAO/R)模型单细胞 RNA 测序(scRNA-seq,GSE174574)数据,分析缺血半球小胶质细胞的基因表达异质性;二是结合流式分选小胶质细胞的 bulk RNA 测序(GSE190171)数据,通过整合分析筛选关键基因。同时,构建 CX3CR1Cre/ERT2 小鼠特异性敲除小胶质细胞 CD74,结合 TTC 染色、免疫荧光、ELISA、qRT-PCR 及行为学检测(如转棒试验、黏附去除试验、旷场试验),系统评估 CD74 缺失对脑损伤和神经功能的影响。

小胶质细胞转录组特征与 CD74 筛选


通过 scRNA-seq 分析发现,MCAO/R 模型小鼠缺血半球小胶质细胞在 1 天后出现显著转录组变化,与假手术组相比鉴定出差异表达基因。结合 bulk RNA-seq 数据,两组共筛选出 57 个重叠差异基因,GO 富集分析显示这些基因富集于炎症反应调控、白细胞迁移等通路,其中 CD74 在神经炎症通路中差异最显著。单细胞数据显示 CD74 mRNA 在小胶质细胞中表达量显著升高,免疫荧光证实 CD74 蛋白在缺血半暗带区小胶质细胞中特异性上调,且与小胶质细胞活化标志物 Iba1 共定位,提示 CD74 可能参与小胶质细胞促炎表型调控。

CD74 敲除减轻脑缺血再灌注损伤


利用 CX3CR1Cre/ERT2 小鼠和腺相关病毒(AAV)系统,特异性敲除小胶质细胞 CD74 后,TTC 染色显示 MCAO/R 小鼠梗死体积较对照组显著缩小,Western blot 和免疫荧光验证了 CD74 的有效敲低。ELISA 结果表明,敲除组脑内 TNF-α、IL-1β、IL-6 等促炎因子水平显著降低,证实 CD74 缺失可抑制小胶质细胞促炎反应。

CD74 缺失改善长期神经功能


行为学评估显示,CD74 敲除小鼠在转棒试验中跌落潜伏期延长,黏附去除试验中接触和去除胶带时间缩短,表明运动协调和感觉功能改善。旷场试验中,敲除组小鼠运动速度、总距离增加,中央区停留时间和进入次数增多,提示探索行为增强、焦虑样行为减少,证实 CD74 敲除对长期神经功能恢复的促进作用。

研究结论与意义


本研究首次揭示 CD74 是小胶质细胞促炎表型的关键调控因子,其通过驱动 TNF-α、IL-1β 等炎症介质释放加剧脑缺血再灌注损伤。靶向敲除小胶质细胞 CD74 可显著减轻梗死体积、抑制神经炎症,并改善运动、感觉和认知功能。该发现不仅拓展了小胶质细胞在脑卒中中作用机制的认知,更提供了以 CD74 为靶点的潜在治疗策略,为开发抗缺血性脑损伤药物开辟了新方向。尽管研究基于小鼠模型,其转化价值仍需临床验证,但 CD74 有望成为连接基础研究与临床治疗的关键分子桥梁,为脑卒中精准医疗提供新靶点。

研究通过多组学整合与功能验证,系统阐明了 CD74 在小胶质细胞调控中的核心地位,为缺血性脑卒中治疗提供了创新思路。未来进一步探索 CD74 下游信号通路(如 MIF-CD74 轴)及在人类样本中的表达特征,将为该靶点的临床转化奠定更坚实的基础。

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